What Is Corrosion
腐蚀通常是指金属与其周围环境发生的化学或电化学反应造成其自身的降解,从广义上讲,腐蚀可以被看作金属恢复其自然状态(类似于其最初被熔化的氧化物)的趋势。只有贵重金属,例如金和铂,被发现在自然界为金属态。
一些金属在表面生成一种具有保护性能的密致氧化层,这能阻止进一步的腐蚀。如果表面层被破坏,它会自己愈合。这些金属被钝化。在空气条件下,锌和铝的腐蚀产物形成一层相当紧密的氧化物,从而阻止了进一步的腐蚀。同样,在不锈钢的表面,也会形成一层紧密的氧化铁和氧化铬层,在钛的表面会形成一层氧化钛。这些金属的保护层说明了其良好的抗腐蚀性。另一方面,锈是钢上的一种无保护性的腐蚀产物。锈是多孔的,粘附不牢,因此无法防止不断的腐蚀
腐蚀类型
通常,金属腐蚀来自外露表面上一点的金属损失。
腐蚀发生的形式多样,从整个表面上的均匀侵蚀到局部严重侵蚀。
环境的化学和物理条件决定了腐蚀的类型和速率。
条件还决定了腐蚀产物的类型以及需要采取的控制措施。在许多情况下,不可能完全阻止腐蚀进程或极其昂贵。然而,通常将腐蚀进程控制在可接受水平上即可。
均匀腐蚀
均匀或全面腐蚀的特点是在整个表面上或者在大部分面积上腐蚀进程均匀。金属全面变薄直至其断裂。
均匀腐蚀是所有类型的腐蚀中报废金属数量最大的一种腐蚀类型。
将发生均匀腐蚀的金属例子:
·在碳酸水中的钢
·在还原酸中的不锈钢(例如在硫酸中的
EN 1.4301( AISI 304))
点蚀
点蚀是一种局部腐蚀形式。点蚀在金属表面形成孔或坑。按照重量损失计算,它在全部腐蚀量中占极小的比例。根据液体腐蚀性的强弱,穿透速率可以是全面腐蚀的
10~100倍。在停滞(液流)环境下,极易发生点蚀。
缝隙腐蚀
类似于点蚀的缝隙腐蚀是一种局部腐蚀形式。然而,缝隙腐蚀比点蚀更容易开始。缝隙腐蚀可以在狭窄的缝隙或者两个金属表面之间或金属与非金属表面之间的空间产生,
并且通常与缝隙内液流的停滞情况有关。由此,缝隙(诸如法兰连接或螺纹连接处的缝隙)通常是腐蚀发生最重要的地点。
将发生缝隙腐蚀的金属例子:。在海水中的不锈钢
晶间腐蚀
正如名称所示,晶间腐蚀发生在晶界处。晶间腐蚀还被称作晶粒腐蚀。典型情况下,当在焊接过程中碳化铬沉淀在晶界上时,将发生这种腐蚀,或者这与热处理不足有关。
因此,晶界周围的狭窄区域可能耗尽铬,并变得比材料其余部位的抗腐蚀性更低。由于铬在抗腐蚀方面扮演着重要角色,因此出现这种情况是非常不幸的。
将发生晶间腐蚀的金属例子:
焊接或热处理不充分的不锈钢。
在浓硝酸中的不锈钢EN 1.440
选择性腐蚀
选择性腐蚀是一种只腐蚀合金中一种元素并将该元素溶解的腐蚀类型。结果,合金的结构被削弱。
选择性腐蚀的例子:
侵蚀腐蚀
侵蚀腐蚀是一种包含腐蚀和侵蚀的过程。腐蚀性液体和金属表面的相对运动将加速腐蚀速率。腐蚀将局限于高流速或湍流的区域。侵蚀腐蚀的特点是具有方向性形式的沟槽。
将发生侵蚀腐蚀的金属例子:
气蚀
对于具有高流速的泵送液体,其压力将减小。当压力低于液体蒸汽压时,将形成气泡(即液体沸腾)。在形成蒸汽气泡的区域内,液体沸腾。当压力重新升高时,蒸汽气泡骤然
破裂,因而产生强烈的冲击。结果,蒸汽气泡的骤然破裂将金属或氧化物从表面上移走。将发生气蚀的金属例子:
应力腐蚀开裂(SCC)
应力腐蚀开裂(SCC)是指拉伸应力(外部施加的或内部的)与腐蚀性环境相结合的影响。在无任何显著形变或材料明显损耗的情况下,材料可能发生开裂。通常,应力腐蚀开裂现象伴随有点蚀。
将发生气蚀的金属例子:
腐蚀疲劳
纯粹的机械疲劳是指当材料承受一个比极限拉伸强度低得多的周期性负载时,材料将发生机械性能减弱。如果金属同时处于一个腐蚀性环境中,在甚至更小的应力下,经过较短的时间,
将发生材料断裂。与纯粹的机械疲劳相比,在腐蚀性疲劳中没有疲劳极限。将发生疲劳腐蚀的金属例子:。在腐蚀性空气中的铝结构
电化学腐蚀
当一个腐蚀性电极和两个金属材料相互接触(原电池)时,在贱材料(阳极)处腐蚀增加,在贵材料(阴极)上腐蚀减少。此腐蚀的增大被称为电化学腐蚀。金属或合金在原电池内发生腐蚀的
趋势由其在电势序中的位置所决定。电势序指明各种金属与合金在一定环境(例如海水)中的相对位置。在电势序中金属相距越远,电化学腐蚀的效应就越强。越靠近上端的金属或合金越
贵,而越靠下端的越贱。
将发生电化学腐蚀的金属例子:
电化学腐蚀的原理被用于阴极保护。阴极保护是一种通过使用牺牲阳极(锌或铝)或外加电流来减轻或防止金属表面发生腐蚀。